显示屏及电子设备的制作方法

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种显示屏及一种电子设备。

背景技术：

传统电子设备的指纹识别组件占据着电子设备非显示区的空间，使得电子设备的屏占比提高受限。而随着用户对电子设备的屏占比需求越来越高，如何减少指纹识别组件占据电子设备的非显示区的面积，以提高电子设备的屏占比成为需要解决的问题。

技术实现要素：

本申请所要解决的技术问题在于提供一种屏占比较大的显示屏及电子设备。

本申请实施方式采用如下技术方案：

一方面，提供一种显示屏，包括彩膜基板、液晶层、阵列基板及背光模组，所述彩膜基板与所述阵列基板相对设置，所述液晶层位于所述彩膜基板与所述阵列基板之间，所述背光模组位于所述阵列基板远离所述彩膜基板的一侧，所述背光模组用于发出第一可见光；

所述彩膜基板包括第一基材及位于所述第一基材上的发光层，所述发光层用于发出第二可见光，所述第一可见光和所述第二可见光能够被用户手指反射形成目标光线；

所述阵列基板包括第二基材及电路层，所述电路层位于所述第二基材朝向所述液晶层的一侧，所述电路层包括多个光电传感器，所述多个光电传感器用于感应所述目标光线。

另一方面，还提供一种电子设备，包括控制器和上述显示屏，所述控制器电连接所述显示屏。

由于多个光电传感器设置在阵列基板中，因此多个光电传感器集成在显示屏中且位于显示区中，故而由多个光电传感器所形成的指纹识别模组能够设于显示区中，指纹识别模组无需占用显示屏的非显示区空间，显示屏的非显示区相较于传统显示屏能够减小，显示屏的显示区相较于传统显示屏能够增加，从而提高了显示屏及应用显示屏的电子设备的屏占比。本申请中，电子设备和显示屏的屏占比较大，甚至能够实现全屏显示。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种电子设备的结构示意图；

图2是图1所示电子设备的显示屏的结构示意图；

图3是图2所示显示屏的部分结构在第一实施例中的结构示意图；

图4是图3所示阵列基板的电路层在第二基材上的投影在一种实施方式中的示意图；

图5是图4中投影位于同一个子像素投影区域中的结构的示意图；

图6是图5所示电路结构在一种使用状态中的驱动时序图；

图7是图3所示阵列基板的电路层在第二基材上的投影在另一种实施方式中的示意图；

图8是图7中投影位于同一个子像素投影区域中的结构的示意图；

图9是图3所示光电传感器的结构示意图；

图10是图2所示显示屏的部分结构在第二实施例中的结构示意图；

图11是图2所示显示屏的部分结构在第三实施例中的结构示意图；

图12是图2所示显示屏的部分结构在第四实施例中的结构示意图；

图13是图2所示显示屏的部分结构在第五实施例中的结构示意图；

图14是图2所示显示屏的部分结构在第六实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。

请参阅图1，图1是本申请提供的一种电子设备1000的结构示意图。

本申请电子设备1000可以是任何具备通信和存储功能的设备，例如：平板电脑、手机、电子阅读器、遥控器、个人计算机(Personal Computer，PC)、笔记本电脑、车载设备、网络电视、可穿戴设备等设备。

电子设备1000包括显示屏100和控制器200。控制器200电连接显示屏100。本申请中电连接包括电源连接和信号连接。电子设备1000还包括壳体300，显示屏100安装于壳体300，控制器200收容于壳体300内部。

请参阅图2，图2是图1所示电子设备1000的显示屏100的结构示意图。

显示屏100包括彩膜基板1、液晶层2、阵列基板3及背光模组4。彩膜基板1与阵列基板3相对设置。液晶层2位于彩膜基板1与阵列基板3之间。背光模组4位于阵列基板3远离液晶层2的一侧。背光模组4用于发出第一可见光。

显示屏100还包括盖板5。盖板5位彩膜基板1远离液晶层2的一侧。盖板5可以为玻璃盖板。

显示屏100还包括第一偏光片6和第二偏光片7。第一偏光片6位于盖板5与彩膜基板1之间。第二偏光片7位于阵列基板3与背光模组4之间。第一偏光片6的偏光轴垂直于第二偏光片7的偏光轴。

请一并参阅图2和图3，图3是图2所示显示屏100的部分结构在第一实施例中的结构示意图。

彩膜基板1包括第一基材11及位于第一基材11上的发光层12。发光层12用于发出第二可见光。第一可见光和第二可见光能够被用户手指反射形成目标光线。由于手指指纹纹路中的脊与谷的反射情况不同，因此通过分析目标光线的分布及光强，能够获得用户手指的指纹纹路，故而目标光线中携带有用户的指纹信息。

阵列基板3包括第二基材31及电路层32。电路层32位于第二基材31朝向液晶层2的一侧。电路层32用于控制液晶层2中液晶的偏转动作，以使显示屏100借助第一可见光实现显示。电路层32包括多个光电传感器321。本申请中，“多个”的含义是两个或两个以上。多个光电传感器321用于感应目标光线。光电传感器321感应到大小不同的光线时，发生光电效应并产生大小不同的电流，因此光电传感器321在感应到目标光线后，能够形成与目标光线相对应的电信号。控制器200通过分析电信号，能够获得对应的指纹图像，从而进行指纹识别。故而，电路层32还用于通过多个光电传感器321感应目标光线，以辅助控制器200实现指纹识别。

在本申请中，由于多个光电传感器321设置在阵列基板3中，因此多个光电传感器321集成在显示屏100中且位于显示区中，故而由多个光电传感器321所形成的指纹识别模组能够设于显示区中，指纹识别模组无需占用显示屏100的非显示区空间，显示屏100的非显示区相较于传统显示屏能够减小，显示屏100的显示区相较于传统显示屏能够增加，从而提高了显示屏100及应用显示屏100的电子设备1000的屏占比。本申请中，电子设备1000和显示屏100的屏占比较大，甚至能够实现全屏显示。

由于多个光电传感器321集成在显示屏100中，因此无需为电子设备1000的指纹识别模组进行额外的结构设计，也使得电子设备1000的整机组装更容易实现。

在本申请中，第一可见光为形成目标光线的主要光源，第二可见光为形成目标光线的辅助光源。在一些感应环境中，背光模组4发出第一可见光，显示屏100通过第一可见光实现显示，第一可见光被用户手指反射后形成目标光线，多个光电传感器321感应目标光线并形成对应的电信号，使得电子设备1000能够通过分析电信号识别用户指纹。在一些感应环境中，背光模组4发出第一可见光，发光层12发出第二可见光，第一可见光和第二可见光被用户手指反射形成光强更足的目标光线，多个光电传感器321感应目标光线并形成对应的电信号，电子设备1000通过该电信号所形成的指纹纹路的图像更为清晰，从而能够提高识别精度。

故而，电子设备1000能够在显示屏100处于显示状态时，通过多个光电传感器321感应由第一可见光被反射后所形成的目标光线，从而识别用户指纹。并且，电子设备1000能够依据需求，使发光层12发出第二可见光，使得目标光线由第一可见光和第二可见光被发射所形成，目标光线具有更高的光强，从而提高指纹识别精度。

由于发光层12设于彩膜基板1，与用户手指之间的距离较小，使得第一可见光的被用户手指反射前的损耗较小，因此目标光线的光强较大，有利于电子设备1000获得质量更高的指纹纹路图像，提高识别精度。

可以理解的是，在其他实施例中，第一可见光和第二可见光被用户手掌或虹膜反射后，也能形成目标光线。此时，多个光电传感器321用于感应用户的手掌纹路或虹膜纹路，以使电子设备1000获取手掌纹路或虹膜纹路图像，从而实现掌纹识别或虹膜识别。

一种实施方式中，发光层12采用电致发光材料。发光层12在通电时能够发出第二可见光。电致发光材料是在直流或交流电场作用下，依靠电流和电场的激发，将电能直接转换成光能的材料。发光层12电连接至控制器200。

另一种实施方式中，发光层12采用光致发光材料。发光层12在接收红外光或紫外光时能够发出第二可见光。其中，红外光或紫外光的来源有多种形式，例如：

如图2所示，背光模组4包括第一光源41和第二光源42。第一光源41用于发出第一可见光。第二光源42用于发出红外光或紫外光。背光模组4可以单独打开第一光源41，以发出第一可见光。背光模组4也可以同时打开第一光源41和第二光源42，以发出第一可见光及红外光或紫外光，发光层12接收红外光或紫外光后发出第二可见光，以使显示屏100同时发出第一可见光和第二可见光。

或者，发光层12的周边设有辅助光源。辅助光源用于向发光层12发射红外光或紫外光，以使发光层12发出第二可见光。辅助光源独立于背光模组4。

请一并参阅图3至图5，图4是图3所示阵列基板3的电路层32在第二基材31上的投影在一种实施方式中的示意图，图5是图4中投影位于同一个子像素投影区域20中的结构的示意图。

电路层32还包括多条栅极线322、多条数据线323及多个薄膜晶体管324。本申请中，“多条”的含义是两条或两条以上。多条栅极线322和多条数据线323在第二基材31上的投影形成多个子像素投影区域20。多个薄膜晶体管324在第二基材31上的投影一一对应地落入多个子像素投影区域20中。多个光电传感器321在第二基材31上的投影落入不同的子像素投影区域20中。

电路层32还包括多个像素电极325。多个像素电极325在第二基材31上的投影一一对应地落入多个子像素投影区域20中。

在本申请中，显示屏100的显示区具有多个子像素。各子像素包括在第二基材31上的投影落入同一个子像素投影区域20中的部分彩膜基板1、部分液晶层2及部分阵列基板3。多个子像素位于显示屏100的显示区内。子像素能够用于显示画面。多个子像素构成一个像素单元。例如，一个像素单元包括三个子像素，三个子像素分别用于显示红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)画面。另一种实施方式中，一个像素单元包括四个子像素，四个子像素分别用于显示红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)及白色(W)画面，或者四个子像素分别用于显示红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)及黄色(Y)画面。

其中，多个子像素中的部分或全部子像素中包括光电传感器321，以形成识别子像素30。一种实施方式中，全部子像素中均包括光电传感器321(也即全部子像素均为识别子像素30)，显示屏100的整个显示区域均能够感应指纹，指纹感应位置不受限制。其他实施方式中，部分子像素中包括光电传感器321(也即部分子像素为识别子像素30)，显示屏100的显示区域的某个或某些区块能够感应指纹。

显示屏100具有多个识别子像素30。参阅图3和图5，各识别子像素30包括在第二基材31上的投影位于同一个子像素投影区域20中的薄膜晶体管324、像素电极325及光电传感器321。

薄膜晶体管324包括栅极3241(Gate，G，也叫做门极)、第一端3242及第二端3243。一种实施方式中，薄膜晶体管324的第一端3242为源极(Source，S)，薄膜晶体管324的第二端3243为漏极(Drain，D)。另一种实施方式中，薄膜晶体管324的第一端3242为漏极，薄膜晶体管324的第二端3243为源极。

光电传感器321包括输入端3211和输出端3212。光电传感器321为单向器件，电流在输入端3211向输出端3212的方向上传输。光电传感器321感应到目标光线时，将目标光线转换成电信号，电信号由输出端3212输出。

在同一个识别子像素30中：

薄膜晶体管324的栅极3241电连接至栅极线322，栅极线322对应于该识别子像素30。栅极线322上可以加载用于打开薄膜晶体管324的信号，以导通薄膜晶体管324的第一端3242与第二端3243。栅极线322上可以加载用于关闭薄膜晶体管324的信号，以断开薄膜晶体管324的第一端3242与第二端3243。

薄膜晶体管324的第一端3242电连接至数据线323，数据线323对应于该识别子像素30。薄膜晶体管324的第二端3243电连接至像素电极325。像素电极325通电时，显示屏100的像素电容处于带电状态，识别子像素30进行显示。如图5中实线箭头所示，当薄膜晶体管324打开时，数据线323上加载的灰阶信号经薄膜晶体管324进入像素电极325，像素电容带电，识别子像素30进行显示。识别子像素30的显示电路部分包括栅极线322、薄膜晶体管324、数据线323及像素电容。

其中，像素电容包括像素电极325、公共电极(附图未示出)及位于像素电极325与公共电极之间的液晶层2。像素电极325连接至薄膜晶体管324的第二端3243。公共电极连接至显示屏100的公共电极线(附图未示出)。数据线323上加载灰阶信号，公共电极线上加载公共电压时，像素电容的两端形成压差，像素电容充电并进行显示。

电路层32还包括多条驱动线326。光电传感器321的输入端3211电连接驱动线326。光电传感器321的输出端3212电连接至薄膜晶体管324的第二端3243。如图5中虚线箭头所示，当驱动线326上加载驱动信号，且薄膜晶体管324打开时，光电传感器321会依据接收到的目标光线转换成电信号，并且电信号由数据线323输出。显示屏100通过电信号识别用户的手指指纹。识别子像素30的识别电路部分包括栅极线322、薄膜晶体管324、驱动线326、光电传感器321及数据线323。

在本申请中，识别子像素30在显示电路部分和识别电路部分复用栅极线322、薄膜晶体管324及数据线323，以简化识别子像素30的电路，使得识别子像素30的电路结构较为简单，成本较低。

请一并参阅图5和图6，图6是图5所示电路结构在一种使用状态中的驱动时序图。其中，图6中示意出了其中一个识别子像素30所对应的栅极线322中信号的变化情况、驱动线326中信号的变化情况、数据线323中由数据驱动电路输出的信号的变化情况(如3231所示)、以及数据线323中由光电传感器321所形成的电信号的变化情况(如3232所示)。

显示屏100的一帧时间包括显示时段和识别时段。显示时段和识别时段的长度可以依据需求进行设置。

在显示时段中，栅极线322用于加载第一信号以打开薄膜晶体管324，数据线323用于加载灰阶电压并传输至像素电极325，以使识别子像素30进行显示。薄膜晶体管324可以为N型或P型。本申请以薄膜晶体管324为N型为例进行说明，则打开薄膜晶体管324的第一信号为高电平信号。

在识别时段中，栅极线322用于加载第二信号(例如高电平信号)以打开薄膜晶体管324，驱动线326用于加载驱动信号并传输至光电传感器321，以使光电传感器321依据目标光线形成电信号并通过数据线323输出。

可选的，在识别时段中的驱动信号为脉冲信号。电信号的脉冲幅值的变化反馈出目标光线的变化。控制器200接收电信号，并依据电信号获取光信号所携带的用户指纹信息，从而形成用户的指纹图像。

在本申请中，在栅极线322上分时加载驱动信号，在显示时段中使识别子像素30进行显示，在识别时段中使识别子像素30进行指纹感应，因此显示屏100能够兼顾显示功能与感应功能，从而提高用户的使用体验。

其中，显示屏100还包括栅极驱动电路(附图未示出)和数据驱动电路(附图未示出)。多条栅极线322连接栅极驱动电路。多条数据线323连接数据驱动电路。多条驱动线326电连接栅极驱动电路或数据驱动电路。一种实施方式中，多条驱动线326也可以分别连接至栅极驱动电路或数据驱动电路，以实现分开驱动，例如逐行驱动。其他实施方式中，多条驱动线326可以汇总至一条总线后连接至栅极驱动电路或数据驱动电路，以实现同时驱动。

请一并参阅图7和图8，图7是图3所示阵列基板3的电路层32在第二基材31上的投影在另一种实施方式中的示意图，图8是图7中投影位于同一个子像素投影区域20中的结构的示意图。

本实施方式与前述实施方式不同的是：

多个光电传感器321与薄膜晶体管324之间的连接断开。

电路层32还包括多条输出线327。多条输出线327一一对应地连接至多个光电传感器321的输出端3212。驱动线326用于加载驱动信号并传输至光电传感器321，以使光电传感器321依据目标光线形成电信号并通过输出线327输出。

本实施方式中，识别子像素30的显示电路部分包括栅极线322、薄膜晶体管324、数据线323及像素电容。识别子像素30的识别电路部分包括驱动线326、光电传感器321及输出线327。显示电路部分与识别电路部分完全独立。

请一并参阅图3和图9，图9是图3所示光电传感器321的结构示意图。

各光电传感器321包括依次层叠的第一感测电极3213、光敏层3214及第二感测电极3215。第一感测电极3213和第二感测电极3215中的一者属于光电传感器321的输入端3211，另一者属于光电传感器321的输出端3212。第一感测电极3213位于光敏层3214朝向液晶层2的一侧。第二感测电极3215位于光敏层3214远离第一感测电极3213的一侧且覆盖光敏层3214。

其中，第一感测电极3213可采用透明导电材料。透明导电材料可以为但不限于氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)。目标光线穿过第一感测电极3213进入光敏层3214。第二感测电极3215可采用遮光导电材料。遮光导电材料可以为导电金属材料，例如铜。第二感测电极3215能够防止背光模组4发出的第一可见光对光电传感器321的识别造成干扰。

其中，光电传感器321的光敏层3214感应到可见光时发生光电效应。例如，光电传感器321的光敏层3214可采用富硅化合物，包括但不限于富硅氧化硅(SiOx)、富硅氮化硅(SiNy)、富硅氮氧化硅(SiOxNy)等。

请参阅图3，发光层12为透明膜材。此时，发光层12能够实现全屏补光。其中，发光层12位于第一基材11远离液晶层2的一侧。此时，发光层12与用户手指之间的距离更近，有利于增加目标光线的光强，从而提高电子设备1000的识别精度。

请参阅图3，多个光电传感器321和多个薄膜晶体管324同层设置。此时，光电传感器321和薄膜晶体管324能够复用显示屏100的厚度空间，从而降低显示屏100的整体厚度。并且，薄膜晶体管324中的部分层结构与光电传感器321的部分层结构能够共用同一道制备工艺，以简化显示屏100的制作工艺，提高显示屏100的制作效率。

其中，各识别子像素30中，薄膜晶体管324的第一端3242和第二端3243及光电传感器321的输出端3212可以通过同一道蚀刻工艺成形(对应于图5)。薄膜晶体管324的第二端3243与光电传感器321的输出端3212一体成型。制作时，可以先铺设完整的导电材料层，而后对导电材料层进行蚀刻，以一次形成薄膜晶体管324的第一端3242和第二端3243及光电传感器321的输出端3212。

请参阅图3，彩膜基板1还包括黑色矩阵13。黑色矩阵13位于第一基材11朝向液晶层2一侧。黑色矩阵13遮挡可见光、允许不可见光通过。多个光电传感器321的光敏层3214在第二基材31上的投影与黑色矩阵13在第二基材31上的投影错位设置。此时，多个光电传感器321错开黑色矩阵13排布，目标光线能够绕开黑色矩阵13、进入多个光电传感器321的光敏层3214。

其中，彩膜基板1还包括彩色滤光层14。彩色滤光层14位于黑色矩阵13远离第一基材11的一侧。彩色滤光层14覆盖黑色矩阵13。彩色滤光层14包括多个彩色块，各彩色块的颜色与其所属识别子像素30所显示的颜色相对应。多个光电传感器321的光敏层3214正对多个彩色块设置。目标光线能够穿过多个彩色块进入多个光电传感器321的光敏层3214。

在其他实施例中，彩色滤光层14也可与黑色矩阵13同层设置。彩色滤光层14的多个彩色块与黑色矩阵13交替排布。

其中，多个薄膜晶体管324正对黑色矩阵13设置。黑色矩阵13在第二基材31上的投影覆盖多个薄膜晶体管324在第二基材31上的投影。

请参阅图10，图10是图2所示显示屏100的部分结构在第二实施例中的结构示意图。

本实施例与前述实施例不同的是：

发光层12位于第一基材11朝向液晶层2的一侧。发光层12位于黑色矩阵13与第一基材11之间。

其他实施例中，发光层12也可以位于彩色滤光层14远离第一基材11的一侧。也即，黑色矩阵13和彩色滤光层14位于第一基材11与发光层12之间。

请参阅图11，图11是图2所示显示屏100的部分结构在第三实施例中的结构示意图。

本实施例与前述实施例不同的是：

发光层12包括多个发光块121。多个发光块121彼此间隔排布。多个发光块121可以联动控制，也可以彼此独立控制。当多个发光块121彼此独立控制时，显示屏100可以局部强化目标光线，也可以全屏强化目标光线。

其中，彩膜基板1还包括黑色矩阵13。黑色矩阵13遮挡可见光、允许通过不可见光。黑色矩阵13位于第一基材11朝向液晶层2一侧。多个发光块121位于第一基材11与黑色矩阵13之间。黑色矩阵13覆盖一个或多个发光块121。此时，多个发光块121与黑色矩阵13同层设置，能够复用显示屏100的厚度空间，有利于显示屏100的轻薄化。并且，与黑色矩阵13大致重叠设置的一个或多个发光块121增加了第二可见光的出光面积，从而增加了目标光线的光强。

其中，多个发光块121中部分发光块121被黑色矩阵13覆盖，部分发光块121与黑色矩阵13错位设置。

请参阅图12，图12是图2所示显示屏100的部分结构在第四实施例中的结构示意图。

本实施例与前述实施例不同的是：

彩膜基板1还包括保护层15。保护层15位于第一基材11远离液晶层2的一侧。多个发光块121位于第一基材11与保护层15之间。保护层15用于保护多个发光块121，也用于定位多个发光块121。保护层15采用透明材料。

其他实施例中，多个发光块121也可以位于保护层15中。保护层15可以作为基底，用于固定和保护多个发光块121。

请参阅图13，图13是图2所示显示屏100的部分结构在第五实施例中的结构示意图。

彩膜基板1还包括黑色矩阵13。黑色矩阵13位于第一基材11朝向液晶层2一侧。黑色矩阵13设有多个透光小孔131。多个光电传感器321的光敏层3214正对多个透光小孔131设置。

本实施例中，目标光线穿过多个透光小孔131后进入多个光电传感器321的光敏层3214，使得多个光电传感器321实现感应。多个光电传感器321能够位于黑色矩阵13下方，使得多个光电传感器321不会在彩色滤光层14的彩色块所对应的区域内形成遮光区块，使得显示屏100具有较高的开口率。

其中，多个透光小孔131中可以填充透明材料。或者，彩色滤光层14的部分区域填充在多个透光小孔131中。

请参阅图14，图14是图2所示显示屏100的部分结构在第六实施例中的结构示意图。

本实施例与前述实施例不同的是：

电路层32包括层叠设置的显示电路层328和识别电路层329。多个薄膜晶体管324设于显示电路层328。显示电路层328还可包括栅极线322、数据线323。多个光电传感器321设于识别电路层329。识别电路层329还可包括驱动线326。其他实施例中，驱动线326(及输出线327)也可设于显示电路层328，光电传感器321通过过孔连接至驱动线326(及输出线327)。

其中，当黑色矩阵13上设有多个透光小孔131时，多个光电传感器321在第二基材31上的投影与多个薄膜晶体管324在第二基材31上的投影部分重叠。此时，多个光电传感器321与多个薄膜晶体管324大致重叠设置。多个光电传感器321与多个薄膜晶体管324能够复用显示屏100的长度和宽度上的空间，从而提高显示屏100的开口率。此时，黑色矩阵13的宽度相较于前述实施例更窄。

显示电路层328位于第二基材31与识别电路层329之间。此时，识别电路层329更靠近用户手指，使得多个光电传感器321与用户手指的距离更近，从而提高指纹图像的成像质量，以获得更高的识别精度。

其他实施例中，识别电路层329位于显示电路层328与第二基材31之间。

可以理解的是，第六实施例中电路层32的结构可以与第一实施例至第五实施例中的其他部分结构相结合以形成新的实施例。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。